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1、近年來(lái),半導(dǎo)體光催化劑光催化降解有機(jī)廢水是一項(xiàng)環(huán)境友好的污水處理技術(shù),在解決能源和環(huán)境問(wèn)題方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是絕大多數(shù)半導(dǎo)體納米顆粒在水體中容易懸浮團(tuán)聚,難以分離回收;而且其比表面積小,對(duì)有機(jī)物的吸附性能差,不利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行。如果將半導(dǎo)體納米顆粒固定在合適的固體載體上,不但有利于提高光催化活性,而且這種負(fù)載型光催化劑易于從溶液中分離出來(lái),實(shí)現(xiàn)光催化劑的重復(fù)使用。膨潤(rùn)土是一種無(wú)機(jī)層狀化合物,因?yàn)槠渲黧w層電荷密度低的緣故,很容
2、易發(fā)生剝離,剝離后所得到的納米片有較大的空間自由度,當(dāng)與其他目標(biāo)插入體混合時(shí),利用無(wú)機(jī)層和插入體之聞的結(jié)合力,可以生成一些用直接插入法難以得到的新型功能材料?;诖?,本課題提出將Ag3PO4和g-C3N4光催化劑負(fù)載到剝離型膨潤(rùn)土納米片單元表面,制備 EB/Ag3PO4、EB/g-C3N4和EB/g-C3N4/Ag3PO4一系列光催化活性增強(qiáng)的負(fù)載型光催化劑材料。利用XRD、TEM、FTIR、BET、UV-Vis等手段對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)
3、和組成進(jìn)行表征,以RhB為目標(biāo)污染物,考察材料的可見(jiàn)光催化性能,并探討材料的結(jié)構(gòu)和光催化降解能力之間的構(gòu)效關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:
?。?)采用插層分解法和液相分散法對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行剝離。結(jié)果表明,液相分散法的剝離效果優(yōu)于插層分解法。XRD表明剝離型膨潤(rùn)土在(001)處的特征衍射峰均變?nèi)鹾蛯捇?,說(shuō)明膨潤(rùn)土在C軸方向上的層堆砌有被破壞的趨勢(shì)。TEM表明液相分散法剝離的膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)是如薄紗般的組成其基本結(jié)構(gòu)單元的超薄納米片。
4、(2)以剝離型膨潤(rùn)土納米片為載體,分別將 Ag3PO4和 g-C3N4負(fù)載于其上,制備EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4負(fù)載型光催化劑。各表征分析表明與純的Ag3PO4和g-C3N4相比,EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4負(fù)載型光催化劑比表面積增大、可見(jiàn)光吸收能力增強(qiáng)??梢?jiàn)光下催化降解RhB實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)1 g膨潤(rùn)土中加入3 mmol的銀離子制備的EB/Ag3PO4-3和0.3 g膨潤(rùn)土中加入50 g尿素煅燒制備的0.3-EB/g
5、-C3N4表現(xiàn)出最佳的光催化活性。EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4系列光催化活性?xún)?yōu)于純的Ag3PO4和g-C3N4。光照21 min,EB/Ag3PO4-3對(duì)RhB的降解率為95%,而純Ag3PO4只有82%;光照120 min,0.3-EB/g-C3N4對(duì)RhB的降解率達(dá)到99%,而g-C3N4在光照150 min 后對(duì) RhB的降解率也只有78%。剝離型膨潤(rùn)土納米片與 Ag3PO4和g-C3N4之間分別存在靜電作用提
6、高了光生電子和空穴的分離率是導(dǎo)致EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4光催化活性的提高的主要原因。
?。?)將 g-C3N4和 Ag3PO4同時(shí)負(fù)載到剝離型膨潤(rùn)土表面上制備EB/g-C3N4/Ag3PO4異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)光催化劑。各表征分析表明EB/g-C3N4/Ag3PO4比表面積增大、可見(jiàn)光吸收能力增強(qiáng),體系中EB/g-C3N4與Ag3PO4有良好的接觸界面。當(dāng)Ag3PO4含量是EB/g-C3N4質(zhì)量的20%時(shí),制備的 EB/g-
7、C3N4/Ag3PO4-20%光催化活性最佳,可見(jiàn)光照射下其對(duì)RhB的降解速率(k=0.0658min-1)是純g-C3N4(k=0.0088 min-1)的7.5倍,EB/g-C3N4(k=0.0121 min-1)的5.4倍,純Ag3PO4(k=0.0356 min-1)的1.8倍。穩(wěn)定性測(cè)試表明EB/g-C3N4/Ag3PO4-20%回收利用3次后仍然有較高的光催化活性,對(duì)RhB的降解率保持在90%以上。EB/g-C3N4/Ag3
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